Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej
(21) Numer zgłoszenia: 397813
(22) Data zgłoszenia: 16.01.2012:
(13)
B1
(51) Int.Cl.
E04B 1/76 (2006.01) E04B 1/82 (2006.01) F24J 2/02 (2006.01)
(54) Przegroda zewnętrzna o dynamicznej charakterystyce energetycznej
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
22.07.2013 BUP 15/13
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.10.2016 WUP 10/16
(73) Uprawniony z patentu:
POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice, PL
(72) Twórca(y) wynalazku:
JANUSZ BELOK, Gliwice, PL
(74) Pełnomocnik:
rzecz. pat. Urszula Ziółkowska
PL 22 32 8 5 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest przegroda zewnętrzna o dynamicznej charakterystyce energetycz- nej wraz z niezbędnymi instalacjami pozwalająca na okresową eliminację strat ciepła z budynku oraz dostarczanie energii cieplnej do budynku.
Znane są przegrody wykorzystujące izolację transparentną i tynk transparentny, które stanowią system pozyskiwania energii cieplnej z promieniowania słonecznego, ale są one pozbawione układu hydraulicznego jako systemu magazynującego energię cieplną i nie wykorzystują dodatkowych źródeł ciepła jako alternatywy podgrzewającej wewnętrzne warstwy przegrody. Typowo składają się one z warstwy konstrukcyjnej, na której znajduje się absorber pokryty warstwą izolacji transparentnej.
Na warstwie izolacji transparentnej umieszczany jest tynk transparentny.
Przegroda według wynalazku charakteryzuje się tym, że na warstwie konstrukcyjnej umiesz- czona jest mata z rurek kapilarnych będąca częścią układu hydraulicznego, a na niej znajduje się warstwa absorbera promieniowania słonecznego, na którą nałożona jest warstwa izolacji transparent- nej i następnie warstwa tynku transparentnego, przy czym pomiędzy warstwą konstrukcyjną a matą kapilarną korzystnie jest, gdy umieszczona jest warstwa izolacji cieplnej.
Do maty z rurek kapilarnych podłączony jest zasobnik poprzez pompę obiegową, a zasilanie pompy energią elektryczną odbywa się przez podłączenie jej do sieci elektroenergetycznej lub instala- cji fotowoltaicznej, przy czym do instalacji łączącej matę kapilarną z zasobnikiem korzystnie jest, gdy podłączone są kolektory słoneczne lub gruntowy wymiennik ciepła.
Przegroda według wynalazku charakteryzuje się tym, że na warstwie konstrukcyjnej od strony zewnętrznej umocowana jest mata z rurek kapilarnych będąca częścią układu hydraulicznego. Na niej znajduje się warstwa absorbera promieniowania słonecznego, na którą nałożona jest warstwa izolacji transparentnej a następnie warstwa tynku transparentnego. W zależności od wymaganej izolacyjności cieplnej przegrody pomiędzy warstwę konstrukcyjną a matę z rurek kapilarnych może być wprowa- dzona warstwa dodatkowej izolacji cieplnej.
Do maty z rurek kapilarnych podłączona jest instalacja hydrauliczna, która pozwala na magazy- nowanie oraz dostarczanie energii cieplnej z lub do przegrody.
Przegroda według wynalazku zmniejsza straty ciepła w porównaniu do rozwiązań tradycyjnych poprzez obniżenie gradientu temperatury wymuszającego przepływ ciepła, wykorzystując do tego energię cieplną zgromadzoną w zasobniku. Pozwala na okresową eliminację strat ciepła z budynku oraz dostarczanie energii cieplnej do budynku.
Przedmiot wynalazku przedstawiono na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia przekrój typo- wej przegrody, fig. 2 przedstawia przekrój przegrody o dynamicznej charakterystyce, a fig. 3 schemat hydrauliczny instalacji.
Typowo składają się one z warstwy konstrukcyjnej 1, na której znajduje się absorber 2 pokryty warstwą izolacji transparentnej 3. Na warstwie izolacji transparentnej 3 umieszczany jest tynk transpa- rentny 4.
Na warstwie konstrukcyjnej 5 znajduje się opcjonalna warstwa izolacji cieplnej 6, na której umieszczona jest mata z rurek kapilarnych 7 będąca częścią układu hydraulicznego, na niej znajduje się warstwa absorbera promieniowania słonecznego 8, na którą nałożona jest warstwa izolacji trans- parentnej 9 a następnie warstwa tynku transparentnego 10. Do maty z rurek kapilarnych 7 podłączona jest instalacja hydrauliczna, która magazynuje i dostarcza energię cieplną do budynku oraz okresowo do przegrody.
Instalację stanowi przegroda z matą kapilarną 11 (o konstrukcji jak na fig. 2) połączona ze zbiornikiem – zasobnikiem akumulującym energię cieplną 12. Pomiędzy przegrodą a zbiornikiem włączona jest pompa obiegowa 13, która jest zasilana z sieci elektrycznej bądź w oparciu o foto- woltaikę 14 (opcjonalnie). Do zasobnika 12 mogą być podłączone dodatkowe źródła ciepła w postaci kolektorów słonecznych 15 oraz wymiennika gruntowego 16.
Energia niezbędna do podgrzania wewnętrznej warstwy przegrody 11 pozyskiwana jest z promieniowania słonecznego, padającego na przegrodę. W okresie nasłonecznienia promieniowanie słoneczne docierające do warstwy absorbera poprzez tynk transparentny i izolację transparentną ule- ga konwersji na energię cieplną, powodując wzrost temperatury warstwy absorbującej. Po osiągnięciu przez absorber wymaganej temperatury nastąpi zablokowanie przepływu ciepła z wnętrza budynku.
Będzie to typowy efekt zastosowania izolacji transparentnej i tynku transparentnego na elewacji.
W odróżnieniu od dotychczas znanych rozwiązań dalszy wzrost temperatury spowoduje uruchomienie
obiegu hydraulicznego i akumulowanie energii cieplnej w zbiorniku – zasobniku 12. Obieg czynnika roboczego w instalacji hydraulicznej (roztwór glikolu) wymuszany będzie za pomocą pompy obiegowej 13.
Zasilanie pompy 13 energią elektryczną odbywać się może z sieci elektroenergetycznej bądź instalacji fotowoltaicznej 14, co poprawi parametry energetyczne i zmniejszy ślad ekologiczny proponowanego rozwiązania. W momencie zaniku dopływu promieniowania słonecznego do powierzchni przegrody, energia cieplna zakumulowana w zbiorniku zasilać będzie matę kapilarną 7 utrzymując zmniejszoną różnicę temperatury w przekroju przegrody 11.
W zależności od uwarunkowań klimatycznych ilość energii cieplnej uzyskiwana przez przegrodę z promieniowania słonecznego może być niewystarczająca do realizacji funkcji blokowania przepływu ciepła z budynku. W związku z tym instalacja może być wyposażona w dodatkowe źródła ciepła w postaci cieczowych kolektorów słonecznych 15, bądź wymiennika gruntowego 16.
Efekt działania przedstawionego rozwiązania polega na:
– zmniejszeniu różnicy temperatur pomiędzy wewnętrzną powierzchnią przegrody a warstwą z matą kapilarną i absorbera, co spowoduje zablokowanie wymiany ciepła pomiędzy wnętrzem bu- dynku a otoczeniem,
– możliwości wykorzystania nadmiaru energii cieplnej zgromadzonej w zbiorniku 12 na inne ce- le w budynku,
– zabezpieczeniu wnętrza budynku przed nadmiernym wzrostem temperatury w okresie letnim, dzięki odbiorowi nadmiaru ciepła generowanego w przegrodzie przez układ hydrauliczny.
Zastrzeżenia patentowe
1. Przegroda zewnętrzna o dynamicznej charakterystyce energetycznej stanowiąca konstrukcję warstwową, znamienna tym, że na warstwie konstrukcyjnej 5 umieszczona jest mata z rurek kapilar- nych 7 będąca częścią układu hydraulicznego, a na niej znajduje się warstwa absorbera promienio- wania słonecznego 8, na którą nałożona jest warstwa izolacji transparentnej 9 i następnie warstwa tynku transparentnego 10, przy czym pomiędzy warstwą konstrukcyjną 5 a matą kapilarną korzystnie jest, gdy umieszczona jest warstwa izolacji cieplnej 6.
2. Przegroda według zastrz. 1, znamienna tym, że do maty z rurek kapilarnych 7 podłączony jest zasobnik 12, poprzez pompę obiegową 13, a zasilanie pompy energią elektryczną odbywa się przez podłączenie jej do sieci elektroenergetycznej lub instalacji fotowoltaicznej 14, przy czym do in- stalacji łączącej matę kapilarną 7 z zasobnikiem 12 korzystnie jest gdy podłączone są kolektory sło- neczne 15 lub gruntowy wymiennik ciepła 16.
Rysunki
Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)
